Avaliação da variação da salinidade e microbiota nas lagoas do Pantanal

Abstract

Resumo: A região da Nhecolândia, no Pantanal, abriga mais de 10.000 lagoas dentre salinas e de água doce, 10% delas com características alcalinas. Nos últimos setenta anos, várias hipóteses foram levantadas para explicar a origem e evolução da paisagem da Nhecolândia e da salinidade destas lagoas. Supõe-se que: a mudança climática influenciou a formação de lagos salinos de forma global. Neste trabalho, examinamos a ocorrência e distribuição de n-alcanos e ácidos graxos em três testemunhos obtidos de lagoas salinas e de uma lagoa de água doce. Adicionalmente, e pela primeira vez, realizamos análises de sequenciamento genético em cinco testemunhos sedimentares também obtidos de lagoas salinas e de uma lagoa de água doce para avaliar a diversidade microbiológica ao longo dos testemunhos. Assim, além das análises da composição elementar dos testemunhos para identificar a fonte de matéria orgânica, foram realizadas análises de lipídeos (ácidos graxos e n-alcanos) que refletem as mudanças climáticas ocorridas durante o Pleistoceno-Holoceno. Os resultados mostraram uma mudança significativa na distribuição de n-alcanos e ácidos graxos. Os compostos de cadeia longa predominam nas camadas próximas à superfície dos testemunhos (n-C24 a n-C33), enquanto os compostos de cadeia curta foram predominantes na parte mais profunda dos testemunhos (n-C17 a n-C22). Uma mudança significativa ocorreu na camada correspondente a ~3.200 anos AP. Tais alterações também foram observadas para a relação C/N, embora a diagênese possa alterar a relação C/N. É notável que o perfil de biomarcadores e C/N foi expressivo a mesma mudança por volta de 3.200 anos AP, o que corresponde às mudanças climáticas durante o Holoceno, ou seja, mudança de um período seco para um período mais úmido. Em relação à diversidade taxonômica, as bactérias foram dominantes em comparação com as archaea em todas as partes dos testemunhos. Dezenove filos de bactérias foram identificados com predominância dos seguintes filos: Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria e Cloroflexi. Dentre as Proteobacterias, destaca-se a presença de Pseudomonas em uma lagoa salina, além de uma alta diversidade de Gammaproteobacterias e Aphaproteobacterias. A abundância taxonômica de bactérias foi maior entre as lagoas salinas em comparação com a lagoa de água doce. Em relação ao archaea, há predominância do filo Crenarchaeota em todas as amostras, em contrapartida, para a lagoa de água doce foi identificado somente na parte superior dos testemunhos. Os resultados sugerem que a distribuição e abundância da comunidade microbiana ao longo do núcleo podem refletir as condições redox e processos metanogênicos que ocorrem nas lagoas. Essas comunidades podem ser responsáveis pela baixa emissão de gases de efeito estufa por essas lagoas, como por exemplo, o gás metano. A combinação de ácidos graxos, n-alcanos e análise de DNA mostrou claramente uma mudança abrupta na composição que provavelmente está associada às mudanças climáticas, ou seja, longos períodos secos alternados com períodos úmidos registrados durante o Floloceno em outros lagos do mundo.

Abstract: The Nhecolândia region, in the Pantanal-Brazil, holds more than 10,000 soda and freshwater lakes, being 10% of them with soda characteristics. Since the 1950s several hypotheses were proposed to explain the origin and evolution of salinity of lakes of Nhecolandia. Among that, it is admitted that climatic changes induced the increase of salinity as it had observed globally in many lakes. In this work, we examined the occurrence and distribution of n-alkanes and fatty acids in three samples cores obtained from Nhecolandia's lakes (soda and freshwater lakes). Additionally, we run unprecedented analysis of genetic sequence in order to assess the diversity of bacteria and archaea along the four cores from soda lakes and one from freshwater lake in order to assess changes in community of bacteria influenced or not by saline variation. The lipid composition, mainly saturated hydrocarbons and fatty acids, revealed the sources of organic matter, which are associated to climatic changes occurred during the Pleistocene-Holocene. The results showed a significant change in the distribution of n-alkanes and fatty acids along the cores. The n-alkanes with long carbon chain (C24 to C33) predominate in layers near the surface of the cores, while the short ones (C17 to C22) predominate in the deepest part of cores. That abrupt change in n-alkanes distribution occurred in the layer corresponding to ~3.200 years BP. The same behavior is observed for the C/N ratio, although diagenesis can alter the C/N ratio. Interesting that C/N and n-alkanes have the same profile, in other words, a pronounced change is observed for both at layer corresponding to 3,200 years BP, which overlap the humid and dry periods during Holocene. Regarding the taxonomic diversity, bacteria dominate the microbiota in comparison to Archaea in all parts of cores. Nineteen phyla of bacteria were identified with predominance of the following phyla: Firmicutes, proteobacteria, Actinobacteria and Chloroflexi. Among Proteobacteria, there is a notable presence of Pseudomonas in one soda lake, besides a high diversity of Gammaproteobacteria and Aphaproteobacteria. The cores from soda lakes showed higher abundance of taxonomic bacteria than core from freshwater lake. The phylum Crenarchaeota predominates among Archaea in all saline cores, in contrast to core from freshwater, which only in the top part of cores showed this phylum. The results suggest that the distribution and abundance of the microbial community along the core may reflect the redox conditions and methanogenic processes that occurred in the lakes. Such communities can account for the low greenhouse gases emission by those lakes, such as methane. Combining fatty acids, n-alkanes and DNA analysis clearly showed an abrupt change in composition that is probably associated to climate change, that is, long dry periods alternating with humid periods recorded during Holocene in other lakes in the world.